光電成像技術(shù)在機械零件表面質(zhì)量檢測中的應(yīng)用

任興貴

（廣州華夏職業(yè)學(xué)院，廣東廣州，510000）

1 光電成像技術(shù)的定義及概況

1.1 定義

光電成像技術(shù)(photoelectronicimaging)主要包含光學(xué)系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換零部件、電子系統(tǒng)和剖示與應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成。光學(xué)系統(tǒng)借助接收的目標(biāo)與景物將其轉(zhuǎn)換為能量并傳輸給光電轉(zhuǎn)換器件，繼而將其形成電信號轉(zhuǎn)換，最后將信號放大并傳輸至顯示應(yīng)用系統(tǒng)。

1.2 概況

成像時由于多個程序的影響，傳輸?shù)男誀顚ψ罱K的成像質(zhì)量會造成影響。就成像技術(shù)而言，光電轉(zhuǎn)換作為最重要的構(gòu)件就是探測器，光源外部的影響直接取決于探測器，相應(yīng)率的高低與外界光源的滋擾程度成正比。

2 光電成像技術(shù)的特性

（1）高精度：光電在機器零部件表面的質(zhì)量檢測過程中具備超高的精度。若借助激光干涉法進行測可以達(dá)到0.05m/m。

（2）高速度：光電成像技術(shù)在進行測量中主要以光作為媒介。依靠光在物質(zhì)中傳播的速度，并借助光的傳播速度進行信息傳遞和獲取工作。

3 光電成像技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 液晶產(chǎn)業(yè)

液晶產(chǎn)業(yè)在市場的發(fā)展中占據(jù)重要的位置，其中液晶電視、電腦顯示器、手機屏幕等都呈現(xiàn)較為迅猛的發(fā)展趨勢。發(fā)光二極管作為顯示屏行業(yè)中較為新興的產(chǎn)業(yè)，成為多媒體應(yīng)用中不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)備，并在金融、娛樂、交通、廣告等多項領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

3.2 激光產(chǎn)業(yè)

我國利用激光技術(shù)從事的行業(yè)數(shù)不勝數(shù)，尤其是在近幾年發(fā)展比較迅猛的醫(yī)療和美容行業(yè)。光存儲是激光設(shè)備的集中體現(xiàn)。激光行業(yè)具有長遠(yuǎn)的發(fā)展前景，國家與各政府之間也大力提倡激光技術(shù)的創(chuàng)新，并為振興現(xiàn)代化科技技術(shù)提供一定的政策與資金支持。

4 光電成像技術(shù)在機器測量中的應(yīng)用

4.1 光電開光

光電開光是由光電傳感器以及支配器構(gòu)成，將電信號接收與處理，并作出響應(yīng)。光電開光可以分為兩種形式，一是透射型，二是反射型。接受器與接收器互相銜接，將軸線精準(zhǔn)對齊，若有物體在期間通行時，紅外光束會被遮蓋并阻斷，由于接收器不能吸收到紅外光束，會發(fā)出電脈沖信號。通過反射鏡的光電傳感器進行單面裝配，并將反棱鏡的角度進行合理調(diào)整，以獲得最優(yōu)的反射效果為目標(biāo)。

4.2 光電式轉(zhuǎn)速儀

光電式轉(zhuǎn)速儀器是借助光電傳感儀器轉(zhuǎn)為響應(yīng)效率的電信號，繼而將整形電路擴大，轉(zhuǎn)換成廣播信號，通過轉(zhuǎn)速相一致的頻率和電路得出方波的信號頻率，最后，經(jīng)過系統(tǒng)的處理，在顯示器中顯示得出轉(zhuǎn)速儀器每分鐘轉(zhuǎn)動的圈數(shù)， 可以將其稱為轉(zhuǎn)速。在進行轉(zhuǎn)速丈量過程中，所需要的傳感儀器構(gòu)成雖然相對簡單，但是測量成績的精準(zhǔn)度較高。反射式光電式轉(zhuǎn)速儀是用金屬箔纏繞在轉(zhuǎn)軸上，光線通過透鏡聚焦匯聚，在光電原件上呈現(xiàn)出，從而產(chǎn)生光流。

4.3 清潔檢測

光電成像技術(shù)最在機械檢測中難度系數(shù)最高的一項就是檢測透明材料。因為散射型光源是借助事物的反射實現(xiàn)檢測，所以在進行清潔時，很多類似材料難以被檢測到。但是伴隨光電成像技術(shù)的進步，檢測清潔透明材料并不是不可能。將機械手把迭在一起的玻璃板放置在傳送帶上，如果有玻璃等透明物體出現(xiàn)，超聲裝置會自動啟動，隨后將任務(wù)交給光電傳感器。在機器手捕捉到透明物體時，光眼會接連監(jiān)測玻璃放置的位置，一直持續(xù)到機械手將玻璃送至傳送機上。依托這種技術(shù)的可靠性，若光眼沒有檢測到透明物體，空吸杯會自動停止工作，玻璃會摔碎。

5 光電成像技術(shù)在機器零部件表面質(zhì)量檢測中的優(yōu)化辦法

5.1 優(yōu)化成像光學(xué)系統(tǒng)

提升成像分辨率的重要手段就是將成像物鏡的孔徑擴大，但是在此基礎(chǔ)上，成像系統(tǒng)的質(zhì)量以及體積也會隨之增加， 使得加工過程中的難度增強，并且導(dǎo)致應(yīng)用受限。專業(yè)人士將這范圍的研究主要會集在孔徑成像技術(shù)以及成像系統(tǒng)的拼接中?？讖胶铣杉夹g(shù)是根據(jù)諸多小孔徑的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成并分布在多個儀列陣中，將互相干預(yù)影響因素科學(xué)提取，經(jīng)過處理之后，得到各個方向的高分辨率結(jié)果?？讖胶铣傻膶嵭蟹桨缚梢越柚w積較小、數(shù)目較少的長基線得到目標(biāo)干涉信息，并得到分辨率較高的圖像。但是，該方案并不適合應(yīng)用于所有領(lǐng)域，對于遠(yuǎn)距離、視場較小的目標(biāo)制定長期有效的數(shù)據(jù)觀測計劃。還可以通過干預(yù)直接成像，但是該技術(shù)方案比長基線干涉的要求較高，必須要將光路系統(tǒng)進行共相，以落實信息總括為目的。因此，要求子孔的徑數(shù)要有足夠的填充空間。光電合成孔徑技術(shù)注主要適用于視場范圍小、目標(biāo)較遠(yuǎn)、分辨率較高的成像。對于觀測空間以及航拍技術(shù)而言，改善視場問題以及高分辨率是目前問題的關(guān)鍵。在分辨率較高的市場平臺中，要以飛行的高度以及姿態(tài)作為輸入?yún)⒘?，并憑借高精度校準(zhǔn)相機的光軸角度與焦距，使得相機成像的視角保持傾斜狀態(tài)以及合理的視場的重疊。以相機校準(zhǔn)參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定投影相機的光軸中心。

5.2 完善成像探測器件

在完善成像探測器件時，要以提高像素水平為核心，借助CCD器件，提升像素集成度、降低單個像素面積。但是，在像素面積縮小的同時，信噪音比下降以及曝光動態(tài)的范圍也會縮小。進入21世紀(jì)后，發(fā)達(dá)國家在三維空間中開始尋找提升分辨率的方式方法，并將其在成像以外完成，通過層疊像素將畫面?zhèn)鬟f給圖像傳感器。傳統(tǒng)的彩色器件大多是利用彩色的濾光片獲取多樣的顏色， RGB物理原理并未會將像素達(dá)到最小單元的預(yù)期效果，然而，與器件像素數(shù)像素的圖像是軟件彩色插值的結(jié)果所導(dǎo)致?？v向?qū)盈B彩色像素是借助不同波長的光線在不同的深度提取后而形成。利用縱向科學(xué)地將結(jié)構(gòu)按照光方向疊層，使得彩色分辨能力不但提升。在我國，受多方面因素影響，成像器件是借助拼接的形式來實現(xiàn)。機械形式、光學(xué)形式以及視場形式作為我國最為普遍的拼接方式，在諸多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。機械形式是通過零部件在成像期間直接將機器進行首尾連接，以此形成像素較高的成像。但是受零部件光敏面的因素影響，外界邊緣處以及影腳不能實現(xiàn)無縫對接。光學(xué)形式作為最常用的拼接方式，主要是經(jīng)過光路分光以及束光分光的模式構(gòu)成。在利用光路分光將產(chǎn)生在機器結(jié)構(gòu)上的光學(xué)像面以多種形式成像，并在各個成像領(lǐng)域被準(zhǔn)確判定，最終將CCD以及CMOS的所處的位置準(zhǔn)備掌握。實現(xiàn)空間內(nèi)的無縫對接。

5.3 借助軟件算法提升圖像分辨率

借助軟件算法可以獲得高于器件像素的圖像，這種方式有利于機械零件表面的檢測。雖然這種方式并沒有將原有的信息進行擴張，但是充分將表面意義上的分辨率提升，有利于機械故障問題的識別。目前軟件超高的分辨率大多數(shù)是以序列圖像為基準(zhǔn)，并利用序列圖像隨時觀察微量變化與類似但不完全相同的信息之間的變化。借助這些不同但是卻類似的信息進行驗證，并根據(jù)該原理重新構(gòu)建分辨率較高的圖像，在理論知識中獲得光學(xué)衍射之外的數(shù)據(jù)信息。視場以外的激光只能通過成像表面所生成的雜光而產(chǎn)生，但是激光不同，是必須在視場以外才能產(chǎn)生雜光。由于雜光是一種普遍存在的現(xiàn)象，因此，可以借助這一點將視場內(nèi)的激光產(chǎn)生非目標(biāo)的光線。為達(dá)到激光中的雜光成像系統(tǒng)干擾的效果，可以利用發(fā)散角為2mrad的激光器進行視場干擾，并對成像結(jié)果作出精準(zhǔn)具體的分析。最后照射在探測器中雜光的功率乘以點源透過率。最后根據(jù)仿真結(jié)果，利用激光雜光實現(xiàn)光電成像，并對光電成像系統(tǒng)采取科學(xué)有效的干擾手段，實現(xiàn)最大面積的像素灰度最大效果，導(dǎo)致光電成像系統(tǒng)得到的結(jié)果達(dá)到最大面積的飽和。通過各環(huán)節(jié)的參數(shù)，進行合理設(shè)置，實現(xiàn)激光雜質(zhì)對成像系統(tǒng)的最佳影響效果，并在機械設(shè)備實際檢測中起到指導(dǎo)意義。

6 結(jié)束語

光電成像技術(shù)具有雜光性狀，專家借助這一特性，進一步做出研究。在復(fù)雜的機械零件表面質(zhì)量檢查中施加激光滋擾，并進行準(zhǔn)確有效的跟蹤瞄準(zhǔn)，使成像系統(tǒng)的輸出成像效果達(dá)到最佳，從而拓寬光電成像技術(shù)的有源干擾技術(shù)。根據(jù)軟件重新構(gòu)建分辨率較高的數(shù)字圖像優(yōu)勢，獲取超高辨別。但是在軟件處理過程中仍然存在的一定的局限性，導(dǎo)致高分辨出現(xiàn)偽高分辨現(xiàn)象。